15万吨低温甲醇洗脱碳建议书

15万吨/年低温甲醇洗脱碳装置建议书低温甲醇洗工作原理低温甲醇洗(Rectisol)是20世纪50年代初德国林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司联合开发的一种气体净化工艺。第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年建在南非Sasol的合成燃料工厂，目前世界上有一百多套工业化装置，其中中国引进了十多套。该工艺为典型物理吸收法，是以低温甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温(～－60℃)下操作，在低温下CO2与H2S的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小。在－30℃下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的6.1倍，因此能选择性脱除H2S。该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20ppm，H2S小于0.1ppm，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行，而CO2、H2S再生可在不同的塔中进行，分别得到合格的二氧化碳含量为99%的纯碱原料气和硫回收原料气。二、低温甲醇洗对各气体的吸附比较设计的物料平衡和H2、N2损失AA公司原壳牌制气低温甲醇洗脱碳装置设计变换气流量106310Nm3/h，压力3MPa，温度40℃，成分为H252.1％，N26.2%，CO0.3％，CO240.4%，H2S＋COS0.12%，Ar0.2%，H2O0.25%（饱和），以吨氨耗4200Nm3变换气计，设计生产能力为合成氨25.3t/h。根据带物料点的流程图进行物料衡算，可知总物料平衡如下图。进料流量(Nm3/h)H2N2CO2CO硫化物Ar+CH4水变换气10631055388659142949319149478266百分数100%52.16.240.40.30.140.450.25气提氮气24002400百分数100％100水洗塔用水1.3t/h1.3t/h百分数100％100出料净化气628795533464771.33020.006468百分数100%8810.320ppm0.480.1ppm0.74CO2产品气301915418829949百分数100%0.180.6299.2放空气54259.62368.6113.82百分数100%116821尾气150912264126017.5百分数100%1583.50.05废水1.5t/h含微量甲醇、甲基硫等99.8H2回收率＝62879×0.88÷106310÷0.521＝99.9%N2回收率＝62879×0.103÷106310÷0.062＝98.3%四、15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡通过计算，可得15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡如下图（设计生产能力为合成氨20吨/小时，吨氨耗变换气4295Nm3，由于硫化物含量不变，假定气提氮气量、放空气量和尾气量和原装置相比按比例缩小）。进料流量(Nm3/h)H2N2CO2CO硫化物Ar+CH4水变换气859004400014666254902701201139215百分数100%51.217.129.70.310.141.320.25气提氮气19341934百分数100％100水洗塔用水1.05t/h1.05t/h百分数100％100出料净化气6008843956145462601326百分数100%73.224.220ppm0.430.1ppm2.2CO2产品气1510042.3108.714949百分数100%0.280.7299放空气43852.6297.887.6百分数100%126820尾气121941890102436百分数100%15.5840.05废水1.2t/h百分数100%含微量甲醇、甲基硫等99.8H2回收率＝43956/44000＝99.9%N2回收率＝14546÷14666＝99.2％后工序H2损失：甲烷化反应剩余的CO消耗H2：13×3＝39Nm3，加上微量CO2消耗的H2，合计损失H240Nm3/吨氨，因甲烷化反应增加的甲烷，导致合成放空增加H2损耗60Nm3/吨氨，合计H2总损失102Nm3/吨氨。甲醇洗涤塔塔径计算现AA公司低温甲醇洗日产合成氨688吨/天，其中壳牌制气提供531吨/天合成氨气量，固定床造气提供157吨/天合成氨气量，甲醇洗涤塔已实现满负荷，壳牌制气吨氨需变换气4200Nm3，固定床造气吨氨需变换气4295Nm3，下段吸收温度为-30℃，上段吸收温度－45℃，吸收压力为3MPa，上段压力2.9MPa，甲醇循环量261吨/小时，洗涤塔塔径为DN2500×30×54185。洗涤塔下段空速＝（4295×157/24＋4200×531/24）÷30×243.15÷273.15×4÷3.14÷2.44÷2.44÷3600＝0.2046m/s洗涤塔上段空速＝（3004×157/24＋2484×531/24）÷29×228.15÷273.15×4÷3.14÷2.44÷2.44÷3600＝0.1277m/s新装置甲醇洗涤塔下段空速取0.2m/s，上段空速取0.13m/s，通过计算可知，新洗涤塔下段内径需达到2.08m，上段内径需达到2.17m，建议新装置甲醇洗涤塔规格为DN2300×30。其中一、四段塔板数及塔板间距保持不变，二、三段各减少两块塔板。塔板间距不变。甲醇循环量计算AA公司现甲醇洗涤塔共脱除CO24200×531/24×0.404＋1274.5×157/24＝45879Nm3/h＝90.12t/h吨甲醇吸收CO2量为：45879/261＝175.8Nm3＝345kg由于变换气中CO2浓度降低，新装置吨甲醇吸收CO2量会有所降低，以吨甲醇吸收160Nm3CO2计，得新装置甲醇循环量＝1274.5×20÷160＝159.3吨/小时＝201.4m3/h新装置甲醇泵的输送能力以250m3/h选型。现装置设计CO2回收率和需达到的CO2回收率现装置设计CO2回收率＝30191×0.992÷106310÷0.404＝69.7%AA公司公司现日产合成氨688吨，日产纯碱1950吨，吨碱耗合成氨353kg，耗CO2350Nm3，如采用固定床制合成氨，CO2回收率需达到1/0.353×350÷1274.5＝77.8％通过物料平衡表可知，如只使用CO2产品气，理论CO2回收率＝15100×0.99÷1274.5÷20＝58.6％，远远不能满足纯碱生产需要，所以需要把尾气中的二氧化碳加以利用，和产品CO2气混合作为纯碱碳化塔下段气来源。由于尾气中理论H2S含量为0.05×10×34/22.4＝0.76g/m3，需设置尾气脱硫及二氧化碳精脱硫装置。（AA公司公司现尾气的分析数据为硫化物含量3ppm，但总硫不平衡，硫化物有可能在废水中富集，如此数据为真，只需设二氧化碳精脱硫装置）气提氮气需求量原软件包气提N2需求量为2400Nm3/h，此时变换气气量为106310Nm3/h。AA公司公司现气提N2使用量为1960Nm3/h，进口变换气量121021.5Nm3/h。由于气提氮气主要用于气提甲醇富液中的H2S，可以认为气提氮气使用量和进口变换气量成正比，如采用软件包数据，需N2量4295×20÷106310×2400＝1939Nm3/h，如采用生产数据，需N2量4295×20÷121021.5×1960＝1391Nm3/h，本装置气提氮气输送能力以2000Nm3/h设计，氮气由AA公司公司空分装置富余的氮气提供。冰机冷冻量计算及冰机选型原软件包冰机主要用于循环甲醇深冷器、富甲醇深冷器1、贫甲醇深冷器、酸气深冷器。设计冷冻量为－40℃液氨3480kW。即300万大卡/小时。根据软件包的流程图和物料数据，冷冻量主要消耗在E-05（甲醇深冷器），E-04（富甲醇深冷器）E-13（贫甲醇深冷器）、E-17（酸气深冷器），各换热器需要的冷冻量分别计算如下：E-05Q1=2.48×203×14×1000+36×0.653×14×1000=7.38×106KJE-04Q2=2.48×112×3×1000+45×0.653×3×1000=0.92×106KJE-13Q3=203×1000×2.48×5=2.517×106KJE-17Q4=132×1167+132×2.48×63+63×542/22.4×44×0.653=0.218×106KJ总换热量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=11.033×106KJ总换热效率=11.033×106÷3600÷3480=88%换热器E-05、E-04、E-13、E-17的冷冻需求量主要来自甲醇降温或冷凝，可认为冰机负荷及各换热器换热面积和甲醇循环量成正比，现有换热器和冰机可满足261t/h甲醇循环量需要，当甲醇循环量降为159.3t/h时，冰机制冷量=300×159.3÷261=183万大卡整个系统的冷冻换热效率计算：从整个系统来看，冰机的冷冻量主要用于进口气体降温和循环甲醇降温，其中进口气体温度从40℃降到30℃，甲醇温度从38℃降到24℃，气体降温需要冷冻量Q1=10×106310×0.35302×4.18=1.56×106KJ甲醇降温需要冷冻量Q2=203×1000×2.48×14=7.048×106KJ总冷冻效率=（Q1+Q2）/12528000=68.4%新装置换热器E-05、E-04、E-13、E-17的相关参数如下：E-05甲醇深冷器现参数DN1600×16×10150，F=161m2，SA-203GrD新装置参数：DN1200×14，F=100m2，SA-203GrD管程吸收CO2的甲醇溶液180.5t/h，其中甲醇159.3t/h-21℃降温到-35℃壳程液氨-33℃蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E-04富甲醇深冷器参数DN900×12×6320，F=69.5m2，SA-516Gr70新装置参数：DN700×10，F=45m2，SA-516Gr70管程吸收CO2的甲醇溶液180.5t/h，其中甲醇159.3t/h-21℃降温到-35℃壳程液氨-33℃蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E-13贫甲醇深冷器参数DN1100×12×8102，F=188m2，SA-516Gr70新装置参数：DN1000×12，F=120m2，SA-516Gr70管程贫甲醇溶液159.3t/h，-31℃降温到-36℃壳程液氨-36℃蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E-17酸气深冷器参数DN700×10×4160，F=14.5m2，SA-516Gr70新装置参数：DN700×10×4160，F=14.5m2，，SA-516Gr70管程甲醇、二氧化碳、硫化氢等气体，其中甲醇95kg，不凝气体438Nm3/h，29.8℃降温到-33℃壳程液氨-33℃蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量未考虑的投资变换触媒增加投资800万元（现变换装置触媒总投资1422万元，其中中变触媒K8－1153.68吨，16万元/吨，低变触媒QCS－0470.4吨，8万元/吨，预计新装置变换触媒总投资1100万元，比传统变换触媒投资增加800万元），尾气脱硫及冰机增加投资800万元。合计增加投资1600万元。目录第一章总论 1一、项目概况 1二、项目编制依据及原则 5三、项目编制单位 6第二章项目建设背景 7一、某某州自然、社会、经济发展概况 7二、某某州工业生产发展现状 10三、项目业主基本情况 13第三章项目建设的必要性和可行性 15一、项目建设的必要性 15二、项目建设的可行性 17第四章市场预测及拟建规模 20一、行业发展现状 20二、市场需求分析 22三、产品价格分析 25四、拟建规模 25第五章项目建设选址及市政配套条件 26一、项目选址 26二、工程地质条件 27三、市政配套条件 29第六章产品技术方案 31一、产品及技术标准 31二、生产工艺流程 31四、设备选型 33五、生产布局 34第七章项目建设方案内容及规模 35一、设计依据 35二、设计原则 36三、建设方案 37四、建设内容及规模 37五、项目用地指标 40第八章环境保护与水土保持 41一、编制依据及引用标准 41二、主要污染源分析及治理措施 42三、环境影响结论 44四、水土保持评价 45第九章节能 47一、设计依据 47二、设计原则 48三、资源利用分析 48四、能源耗用分析 49五、节能措施 49第十章劳动安全、卫生与消防 56一、劳动 56二、安全 57三、职业卫生 58四、消防 59第十一章组织机构与人力资源配置 61一、管理机构与职能划分 61二、劳动定员 62三、用工来源及技术培训 62第十二章项目建设管理及进度安排 64一、项目建设管理 64二、项目实施进度安排 65第十三章工程招投标 67一、招投标依据 67二、招标范围 67三、招标组织形式 67四、招标方式 67五、评标 68第十四章投资估算及资金筹措 69一、投资估算 69二、资金筹措 75第十五章财务效益评价及投资风险分析 76\l"_Toc2714919